پژوهشگران طی چند دهه گذشته درباره نوترینوها بسیار آموخته اند، اما برخی معماها حل نشده باقی مانده است. برای مثال، مدل استاندارد پیش بینی می کند که نوترینوها فاقد جرم هستند، ولی آزمایشها چیز دیگری می گویند. یک پاسخ ممکن به این معمای جرم شامل گروه دیگری از نوترینوها می شود که مستقیما از طریق نیروی هسته ای ضعیف بر هم کنش نمی کنند و بنابراین بسیار دشوار است که آشکارسازی شوند. دیوید مور David Moore از دانشگاه ییل و همکارانش روشی را برای جستجوی این به قول معروف نوترینوهای خنثی پیشنهاد کرده اند که از یک نانوذره رادیو اکتیو معلق در یک پرتو لیزر استفاده می کند[1]. مور و همکارانش، معلق سازی یک کره سیلیکون دی اکساید به قطر 100 نانومتر در تله نوری و سرد کردن آن تا حالت پایه حرکتی خود را پیشنهاد می دهند. اگر نانوذره با هسته های اتمی ای پر شده باشد که با تابش نوترینوها واپاشی می کنند – مثل ایزوتوپ های معین آرگون یا فسفر – آنگاه الکترونها و نوترینوهایی که در نتیجه واپاشی هسته به سرعت در حال حرکت هستند، باید به آن یک ضربه تکانه ای بدهند. گروه امیدوار است که با اندازه گیری بزرگی این ضربه، تکانه نوترینوها را تعیین کند. اگرچه اکثر این نوترینوها، سه نوع نوترینو شناخته شده خواهند بود، نوترینوهای خنثی -اگر وجود داشته باشند- نیز باید هر از گاهی گسیل شوند که ضربه های تکانه ای کوچک ناگهانی تولید می کنند. مور می گوید پایش یک نانوذرهِ تنها به مدت یک ماه، با حساسیت 10 برابر بهتر در مورد نوترینو خنثی در مقایسه با هر آزمایش انجام شده تا الان برابری خواهد کرد. مور و گروهش در حال حاضر روی یک آزمون اجرا پذیری ایده با استفاده از تابش آلفا در فرآورده های فرعی رادون کار می کنند که به ضربه تکانه ای بزرگتری منجر می شود. آنها انتظار دارند وقتی که تکنیک ها بهینه سازی شود، با رفتن به ایزوتوپ های واپاشی بتا، بتوانند نوترینوهای خنثی سنگین در محدوده جرمی0.1-1MeV را ببینند. معرفی ترفندهای کوانتومی بیشتر به منظور دستکاری حالت کوانتومی نانوذره، آزمایشهای آینده را نسبت به نوترینوهای خنثیِ حتی سبکتر حساس خواهد کرد.

1. D. Carney et al., “Searches for massive neutrinos with mechanical quantum sensors,” PRX Quantum 4, 010315 (2023).

منبع Searching for Ghost Particles with a Mechanical Sensor:

ترجمه خبر: بهناز ساربانها